JP2008204059A - Workpiece deformation computing device and workpiece deformation computing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法に関する。 The present invention relates to a workpiece deformation calculation apparatus and a workpiece deformation calculation method.
部品の設計では、設計された部品を他の部品に取り付ける際の取付誤差を考慮して、公差を適切に設計することが必要とされる。部品の取付誤差を考慮した部品設計技術としては、下記の特許文献1に開示されるCAD装置が知られている。
In designing a part, it is necessary to appropriately design tolerances in consideration of an installation error when the designed part is attached to another part. As a part design technique that takes into account the attachment errors of parts, a CAD device disclosed in the following
特許文献1のCAD装置は、2つの部品間の4節リンク機構モデルを設定する動作モデル生成部と、4節リンク機構に基づき4節リンクを機構解析する動作解析処理部と、を備える。このような構成のCAD装置によれば、4節リンク機構解析手法を用いることにより、部品の取付誤差を考慮した部品の公差を設定することができる。
しかしながら、上記CAD装置では、部品の捩れおよび撓みなどの変形が考慮されていないため、高精度に公差を設定することができないという問題がある。 However, the CAD apparatus has a problem that tolerance cannot be set with high accuracy because deformation such as twisting and bending of parts is not taken into consideration.
また、部品の変形を解析する技術としては、有限要素法を利用した変形解析手法が知られている。しかしながら、有限要素法を利用した解析手法では、部品モデルに対して細かなメッシュを設定するため、部品の変形を高精度に計算することができるものの、計算量が増加してコンピュータへの計算負荷が高まり、解析に多くの時間を必要とする。 As a technique for analyzing the deformation of a component, a deformation analysis method using a finite element method is known. However, in the analysis method using the finite element method, since a fine mesh is set for the part model, the deformation of the part can be calculated with high accuracy, but the calculation amount increases and the computational load on the computer increases. Increases and requires a lot of time for analysis.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、解析に伴う計算負荷を抑制して解析に要する時間を短縮しつつ、ワークの変形を計算することができるワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a workpiece deformation calculation apparatus and a workpiece deformation calculation method capable of calculating the deformation of a workpiece while suppressing the calculation load accompanying the analysis and reducing the time required for the analysis. .
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means.
本発明のワーク変形計算装置は、ワークの形状モデル上に互いに異なる第1〜第3の点を設定する設定手段と、前記第1および第2の点を支点として、前記第3の点を移動させるとともに、前記第3の点の移動にともなう前記形状モデルの変形を算出する算出手段と、を有することを特徴とする。 The workpiece deformation calculation apparatus according to the present invention includes a setting unit that sets different first to third points on a workpiece shape model, and the third point is moved using the first and second points as fulcrums. And calculating means for calculating deformation of the shape model accompanying the movement of the third point.
本発明のワーク変形計算方法は、ワークの形状モデル上に互いに異なる第1〜第3の点を設定する段階と、前記第1および第2の点を支点として、前記第3の点を移動させるとともに、前記第3の点の移動にともなう前記形状モデルの変形を算出する段階と、を有することを特徴とする。 In the workpiece deformation calculation method of the present invention, the first to third points different from each other are set on the workpiece shape model, and the third point is moved using the first and second points as fulcrums. And calculating a deformation of the shape model accompanying the movement of the third point.
本発明のワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法によれば、第1〜第3の点の相対的な位置関係を基準とする幾何学的な計算によって、ワークの形状モデルの変形を算出することができる。したがって、解析に要する時間を短縮することができる。 According to the workpiece deformation calculation apparatus and the workpiece deformation calculation method of the present invention, the deformation of the shape model of the workpiece is calculated by geometric calculation based on the relative positional relationship between the first to third points. Can do. Therefore, the time required for analysis can be shortened.
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol was used for the same member in the figure.
図1は、本発明の一実施の形態におけるワーク変形計算装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のワーク変形計算装置は、ワークの形状モデル上に設定される第1および第2の点を支点として、第3の点を移動させる解析モデルによってワークの変形現象を表現することにより、幾何学的な計算からワークの変形を算出するものである。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a workpiece deformation calculation apparatus according to an embodiment of the present invention. The workpiece deformation calculation apparatus according to the present embodiment expresses a workpiece deformation phenomenon by an analysis model that moves the third point with the first and second points set on the workpiece shape model as fulcrums. The deformation of the workpiece is calculated from the geometric calculation.
図1に示されるとおり、本実施の形態の変形計算装置100は、CPU110、RAM120、ROM130、ハードディスク140、表示部150、入力部160、およびインタフェース170を有する。これらの各部は、バスを介して相互に接続されている。
As illustrated in FIG. 1, the
CPU110は、ワークの3次元形状モデルに対して種々の演算および制御を実行するものである。CPU110は、ワークの形状モデル上に互いに異なる第1〜第3の点を設定する設定部(設定手段)として機能する。また、CPU110は、第1および第2の点を支点として、第3の点を移動させるとともに、第3の点の移動にともなう形状モデル上の点の変位を算出する計算部(計算手段)として機能する。なお、各部の具体的な処理内容については、後述する。
The
RAM120は、上述した形状モデルを一時的に記憶するものであり、ROM130は、制御プログラムなどを予め記憶するものである。
The
ハードディスク140は、計算部によって算出された形状モデル上の点の変位を記憶する記憶部(記憶手段)として機能する。また、ハードディスク140は、ワークの形状モデル上に第1〜第3の点を設定する設定プログラム、ならびに、第1および第2の点を支点として第3の点を移動させるとともに、第3の点の移動にともなう形状モデル上の点の変位を算出するための計算プログラムを格納する。
The
表示部150は、たとえば、液晶ディスプレイおよびCRTディスプレイなどであり、ワークの形状モデルなどを表示する。
The
入力部160は、たとえば、キーボード、タッチパネル、およびマウスなどのポインティングデバイスであり、インタフェース170は、外部のCAD装置などからワークの形状モデルを受信するために用いられる。
The
以上のとおり、構成される本実施の形態のワーク変形計算装置では、ワークの形状モデル上に設定される第1および第2の点を支点として、第3の点を移動させる解析モデルに基づいて、ワークの変形が計算される。 As described above, in the workpiece deformation calculation device according to the present embodiment configured based on the analysis model that moves the third point with the first and second points set on the workpiece shape model as fulcrums. The deformation of the workpiece is calculated.
次に、図2を参照して、本実施の形態のワーク変形計算装置における基本的な処理を説明する。図2は、図1に示すワーク変形計算装置における変形計算処理を説明するためのフローチャートである。図2のフローチャートに示す各処理は、CPU110によって実行される。
Next, with reference to FIG. 2, basic processing in the workpiece deformation calculation apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining deformation calculation processing in the workpiece deformation calculation apparatus shown in FIG. Each process shown in the flowchart of FIG. 2 is executed by the
まず、本実施の形態の変形計算処理では、ワークの形状モデルが読み込まれる(ステップS101)。具体的には、インタフェース170を介して外部のCAD装置からワークの形状モデルが読み込まれる。読み込まれた形状モデルは複数の点から構成され、形状データはRAM120に展開される。
First, in the deformation calculation process of the present embodiment, a shape model of a workpiece is read (step S101). Specifically, a workpiece shape model is read from an external CAD device via the interface 170. The read shape model is composed of a plurality of points, and the shape data is developed in the
次に、ワークの形状モデル上に第1〜第3の点が設定される(ステップS102)。具体的には、ワークの取付手順などにしたがって予め設定されているワーク上の点が、形状モデル上に第1〜第3の点として設定される。本実施の形態では、ワークを他のワークに取り付けるための取付点または取付点近傍の点などが第1〜第3の点として設定される。 Next, first to third points are set on the shape model of the workpiece (step S102). Specifically, points on the workpiece that are set in advance according to the workpiece attachment procedure or the like are set as first to third points on the shape model. In the present embodiment, an attachment point for attaching a workpiece to another workpiece or a point in the vicinity of the attachment point is set as the first to third points.
そして、第1および第2の点を支点として第3の点を移動させるとともに、第3の点の移動にともなう形状モデルの変形が算出される(ステップS103)。具体的には、ワークの形状モデルを構成する複数の点の変位は、第3の点の移動にともなう変位として座標計算により幾何学的に算出される。より具体的には、たとえば、第3の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、第3の点からの第1および第2の点に向かって減少するように形状モデル上の各点に比例配分することによって、第3の点の移動にともなう形状モデル上の点の変位を幾何学的に算出する。変位が算出される形状モデル上の点は、少なくともワークの辺を構成することができる程度の数の点であり、あるいは、ワークの所望の部位の変形を認識できる程度の数の点である。 Then, the third point is moved with the first and second points as fulcrums, and the deformation of the shape model accompanying the movement of the third point is calculated (step S103). Specifically, the displacement of a plurality of points constituting the shape model of the workpiece is geometrically calculated by coordinate calculation as the displacement accompanying the movement of the third point. More specifically, for example, a vector indicating the moving amount and moving direction of the third point is applied to each point on the shape model so as to decrease toward the first and second points from the third point. By proportionally allocating, the displacement of the point on the shape model accompanying the movement of the third point is geometrically calculated. The points on the shape model from which the displacement is calculated are the number of points that can form at least the side of the workpiece, or the number of points that can recognize the deformation of a desired part of the workpiece.
次に、算出された形状モデル上の点の変位が記憶され(ステップS104)、次の第1〜第3の点があるか否かが判断される(ステップS105)。そして、次の第1〜第3の点がなくなるまでステップS102〜S104に示す処理が繰り返され、処理が終了される。最終的なワークの変形後の形状モデルは、表示部150に表示される(ステップS106)。 Next, the calculated displacement of the point on the shape model is stored (step S104), and it is determined whether there is a next first to third point (step S105). Then, the processes shown in steps S102 to S104 are repeated until the next first to third points disappear, and the process ends. The final shape model of the workpiece after deformation is displayed on the display unit 150 (step S106).
以上のとおり、本実施の形態の変形計算処理によれば、形状モデル上の第1および第2の点を支点して第3の点を移動させる解析モデルによって、ワークの変形現象が表現される。そして、形状モデル上の点の変位は、第1〜第3の点の相対的な位置関係に基づく幾何学的な座標計算から算出されるため、ワークを構成する材料の物性値およびワークに作用する力(応力)などを考慮してワークの変形を計算する有限要素法とは異なり、ワークの形状データのみからワークの変形を計算することができる。さらに、現在の第1〜第3の点に基づいて算出された形状モデル上の点の変位に、次の第1〜第3の点に基づいて算出された変位を加算することによって、ワークの種々の変形を、複数の解析モデルの組み合わせにより表現することができる。 As described above, according to the deformation calculation processing of the present embodiment, the deformation phenomenon of the workpiece is expressed by the analysis model that moves the third point by supporting the first and second points on the shape model. . And since the displacement of the point on the shape model is calculated from the geometric coordinate calculation based on the relative positional relationship between the first to third points, it affects the physical property value of the material constituting the workpiece and the workpiece. Unlike the finite element method in which the deformation of the workpiece is calculated in consideration of the force (stress) to be applied, the deformation of the workpiece can be calculated only from the shape data of the workpiece. Further, by adding the displacement calculated based on the next first to third points to the displacement of the point on the shape model calculated based on the current first to third points, Various deformations can be expressed by a combination of a plurality of analysis models.
以下、自動車の車両内部に取り付けられるコックピットモジュール(以下、CPMと称する)の公差を解析する場合を例にとって、本実施の形態のワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法をより詳細に説明する。 Hereinafter, the workpiece deformation calculation apparatus and the workpiece deformation calculation method of the present embodiment will be described in more detail by taking as an example the case of analyzing the tolerance of a cockpit module (hereinafter referred to as CPM) attached to the inside of an automobile.
図3は、本実施の形態のワーク変形計算装置を用いて公差解析されるCPMを示す斜視図である。図3(A)は、本実施の形態におけるCPMの前面側斜視図であり、図3(B)は、図3(A)に示すCPMの背面側斜視図である。 FIG. 3 is a perspective view showing a CPM subjected to tolerance analysis using the workpiece deformation calculation apparatus of the present embodiment. 3A is a front perspective view of the CPM in the present embodiment, and FIG. 3B is a rear perspective view of the CPM shown in FIG. 3A.
図3に示されるとおり、本実施の形態のCPM200は、骨格部材としての金属製のメンバー部210と、メンバー部210を覆いつつ、速度計および音響装置などの機能関係部品を格納する樹脂製部品220と、を備える。メンバー部210は、たとえば、スチールから形成され、樹脂製部品220はポリプロピレン樹脂から形成される。樹脂製部品220は、中央部に設けられた取付孔G,Hと、両端部に設けられた取付孔I,Jとが、メンバー部210の対応する取付孔(不図示)とボルトで固定されることにより、メンバー部210に取り付けられている。また、CPM200には複数の取付孔A,B,C,D,S,M,N,Oが設けられており、これらの取付孔を車体側の対応する取付ピンまたはボルトと順次に係合することよって、CPM200は車両に取り付けられる。
As shown in FIG. 3, the
図4は、図3に示すCPMを車両に取り付ける際に生じるCPMの変形現象を説明するための図である。図4に示されるとおり、車両に取り付けられるCPM200には、メンバー部210とサイドブラケット211,212との間の捩れ(図4の矢印1)およびCPM200の中央部から両端部に向かう撓み(図4の矢印2)が生じる。また、CPM200の樹脂製部品220にも撓み(図4の矢印3)が生じる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a deformation phenomenon of the CPM that occurs when the CPM shown in FIG. 3 is attached to the vehicle. As shown in FIG. 4, the
図4の矢印1で示されるCPM200の捩れは、メンバー部210の両端部のサイドブラケット211,212に設けられた取付孔A〜Dを車両側の取付ピンA’〜D’と係合する際に、取付孔A〜Dの位置と取付ピンA’〜D’の位置との実車上での位置ずれに起因して生じるものである。図4の矢印2で示されるCPM200の撓みは、メンバー部210の中央部から下方に延長されるステアリングポストブラケットに設けられた取付孔Sが車両側の対応する取付孔S’とボルトによって固定される際に、取付孔Sの位置と取付孔S’の位置との実車上での位置ずれに起因して生じるものである。また、図4の矢印3で示される樹脂製部品220の撓みは、樹脂製部品220の背面上端に設けられた取付孔M,N,Oが車両側の対応する取付孔の取付ピンM’,N’,O’と係合する際に、取付孔M,N,Oの位置と取付ピンM’,N’,O’の位置との実車上での位置ずれに起因して生じるものである。
The twist of the
まず、図5および図6を参照しつつ、メンバー部210の両端部のサイドブラケット211,212に設けられた取付孔A〜Dを車両側の取付ピンA’〜D’と係合する際に生じるCPM200の変形を計算する変形計算処理について説明する。
First, referring to FIGS. 5 and 6, when the mounting holes A to D provided in the
図5は、図3に示すCPMの概略的な形状モデルを示す図であり、図6は、メンバー部の両端部のサイドブラケットに設けられた取付孔を車両側の取付ピンA’〜D’と係合する際に生じるCPMの変形を計算する解析モデルを示す図である。図5および図6に示すCPM200の取付動作では、先に、サイドブラケット211の取付孔A,Bを車両側の取付ピンA’,B’と係合させた状態で、サイドブラケット212の取付孔C,Dを車両側の取付ピンC’,D’と係合させる。また、概略的に示されるCPM200の形状モデルは、図3に示すCPM200の実物形状に作成されている。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic shape model of the CPM shown in FIG. 3, and FIG. 6 shows the mounting holes provided in the side brackets at both ends of the member portion as mounting pins A ′ to D ′ on the vehicle side. It is a figure which shows the analysis model which calculates the deformation | transformation of CPM which arises when engaging with. In the mounting operation of the
まず、図5に示されるとおり、CPM200の形状モデルに、第1および第2の点として、取付孔A,Bの中心座標(以下、取付点A,Bと称する)が設定され、第3の点として取付孔C,Dの近傍に位置するメンバー部210の軸線端部の座標(以下、基準点Fと称する)が設定される。そして、基準点Fの移動先として、サイドブラケット212の軸中心に相当する点が目標点Kとして設定される。ここで、目標点Kとしては、取付孔と取付ピンの実車上での位置ずれを考慮して、基準点Fとは異なる座標位置が設定される。
First, as shown in FIG. 5, center coordinates of attachment holes A and B (hereinafter referred to as attachment points A and B) are set as first and second points in the shape model of
そして、図6に示されるとおり、取付点A,Bを支点(軸)として、基準点Fを目標点Kに移動させるとともに、基準点Fの移動にともなう形状モデル上の点の変位が算出されることにより、ワークの変形が計算される。すなわち、取付孔A,Bを支点として、メンバー部210の端部を移動させる解析モデルによって、CPM200の捩れが表現される。この解析モデルに基づいて、CPM200の形状モデルの変形形状が幾何学的に計算される。上述したとおり、形状モデルを構成している複数の点の基準点Fの移動にともなう変位は、目標点Kの座標と基準点Fの座標との差分であるベクトルVを、基準点Kから取付点A,Bに向かって減少するように比例配分することによって算出される。このような幾何学的な計算によれば、図6に破線で示されるとおり、取付点A,Bから目標点Fに向かって移動量が比例的に増大するように、形状モデルを構成する複数の点が移動されてなる変形後の形状モデルが取得される。
Then, as shown in FIG. 6, the reference point F is moved to the target point K with the attachment points A and B as fulcrums (axes), and the displacement of the point on the shape model with the movement of the reference point F is calculated. Thus, the deformation of the workpiece is calculated. That is, the twist of the
次に、図7を参照しつつ、メンバー部210のステアリングブラケットに設けられた取付孔Sを介してCPM200を車両に取り付ける際に生じるCPM200の変形を計算する変形計算処理について説明する。図7は、メンバー部の中央部のステアリングブラケットに設けられた取付孔でCPMを車両に取り付ける際に生じるCPMの変形を計算する解析モデルを示す図である。
Next, a deformation calculation process for calculating the deformation of the
図7に示す解析モデルでは、取付ピンと係合している取付孔A,B(の中心座標)を支点として取付孔Sを車両側の取付孔S’の位置に移動させる解析モデルと、取付孔C,Dを支点として取付孔Sを取付孔S’の位置に移動させる解析モデルとによって、CPM200の中央部から両端部に向かって生じる撓みが表現される。そして、第3の点(取付孔Sの中心座標)を共有する2つの解析モデルに基づいて、CPM200の変形が幾何学的に計算される。
In the analysis model shown in FIG. 7, an analysis model for moving the mounting hole S to the position of the vehicle-side mounting hole S ′ using the mounting holes A and B (center coordinates thereof) engaged with the mounting pin as a fulcrum, and the mounting hole By the analysis model that moves the attachment hole S to the position of the attachment hole S ′ with C and D as fulcrums, the bending that occurs from the central portion of the
このとき、形状モデル上の点の変位の計算は、図6に示す解析モデルで算出された各点の座標を基準として算出される。すなわち、メンバー部210とサイドブラケット211,212とが捩れている状態を示すCPM200の形状モデルに、CPM200の軸方向の撓みが付加される。したがって、図7に示す解析モデルでは、メンバー部210とサイドブラケット211,212との間の捩れとCPM200の左右方向の撓みの両方が考慮されたCPM200の変形形状が計算される。
At this time, the displacement of the point on the shape model is calculated based on the coordinates of each point calculated by the analysis model shown in FIG. That is, the axial deformation of the
次に、図8を参照しつつ、樹脂製部品220の背面上端に設けられた取付孔M,N,Oを介してCPM200を車両に取り付ける際に生じるCPMの変形を計算する変形計算処理について説明する。図8は、樹脂製部品の背面上端に設けられた取付孔でCPMを車両に取り付ける際に生じるCPMの変形を計算する解析モデルを示す図である。
Next, a deformation calculation process for calculating the deformation of the CPM that occurs when the
図8に示す解析モデルでは、まず、メンバー部210に樹脂製部品220を取り付けている取付孔H,J(の中心座標)を支点として取付孔Nを車両側の取付ピンN’の位置に移動させる解析モデルによって、取付孔Nが取付ピンN’と係合する際に生じる樹脂製部品220の撓みがモデル化される。同様に、メンバー部210に樹脂製部品220を取り付けている取付孔I,Gを支点として取付孔Mを車両側の取付ピンM’の位置に移動させる解析モデルによって、取付孔Mが取付ピンM’と係合する際に生じる樹脂製部品220の撓みが表現される。そして、これらの2つの解析モデルに基づいて、CPM200の変形が計算される。このとき、形状モデル上の点の変位の計算は、図7に示す解析モデルで算出された各点の座標を基準として算出される。
In the analysis model shown in FIG. 8, first, the mounting hole N is moved to the position of the mounting pin N ′ on the vehicle side with the mounting holes H and J (center coordinates thereof) mounting the
次に、取付ピンM’,N’と係合している取付孔M,Nを支点として、取付孔Oを車両側の取付ピンO’の位置に移動させる解析モデルによって取付孔Oが取付ピンO’と係合する際に生じる樹脂製部品220の撓みが表現される。そして、この解析モデルに基づいて、CPM200の変形が計算される。このとき、形状モデル上の点の変位の計算は、取付孔M,Nを移動させる解析モデルによって算出された各点の変位を基準として算出される。
Next, the mounting hole O is attached to the mounting pin O according to an analysis model in which the mounting hole O is moved to the position of the mounting pin O ′ on the vehicle side with the mounting holes M and N engaged with the mounting pins M ′ and N ′ as fulcrums. The bending of the
以上のとおり、説明した本実施の形態のワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法によれば、表1に示されるCPM200上の複数の点が、第1〜第3の点としてそれぞれ設定される(図9参照)。その結果、第1および第2の点を支点として、第3の点(基準点)を目標点に移動させる解析モデルを複数組み合わせることによって、複数の取付孔を介して車両に取り付けられるCPM200の変形現象を表現することができる。これらの複数の解析モデルに基づいた幾何学的な計算によって、CPM200の変形形状が計算される。
As described above, according to the workpiece deformation calculation apparatus and workpiece deformation calculation method of the present embodiment described above, a plurality of points on the
そして、本実施の形態のワーク変形計算装置100を用いて、予め設定された公差解析条件に基づいて取付孔の位置が変更された複数の形状モデルの変形形状が計算される。予め設定された複数の評価箇所(図10の1〜19参照)に対する計算結果が、CPM200と周辺部品との隙・面差の基準値内になるように処理されることによって、CPM200の取付孔の位置公差が設定される。なお、公差解析自体は、統計的な処理に基づく一般的な公差解析と同様であるため、詳細な説明は省略する。
And the deformation | transformation shape of the some shape model from which the position of the attachment hole was changed based on the tolerance analysis conditions set beforehand is calculated using the workpiece | work deformation |
図11は、本実施の形態のワーク変形計算方法を用いたCPMの変形解析結果と有限要素法を用いた変形解析結果との相関を示す図である。図11の横軸は、CPM200の複数の評価箇所の車両取付時の変位量を有限要素法を用いて計算した計算結果であり、縦軸は、同一の評価箇所の変位量を本実施の形態の形状計算方法を用いて計算した計算結果である。
FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the CPM deformation analysis result using the workpiece deformation calculation method of the present embodiment and the deformation analysis result using the finite element method. The horizontal axis in FIG. 11 is a calculation result obtained by calculating the displacement amount of the plurality of evaluation locations of the
図11に示されるとおり、有限要素法を用いた計算結果と本実施の形態の形状計算方法を用いた計算結果とは、非常に高い相関関係および適合率を示す。言い換えれば、本実施の形態の形状計算方法によれば、CPM200を構成する材料の物性値およびCPM200に作用する力などを考慮することなく、簡単な幾何学的な計算のみから、有限要素法と同程度の精度を有する形状解析を実行することができる。したがって、本実施の形態のワーク変形計算装置および変形計算方法によれば、解析に伴う計算負荷を抑制して解析に要する時間を短縮しつつ、ワークの変形を高精度に計算することができる。その結果、CPM200の変形を考慮した公差解析が実現される。
As shown in FIG. 11, the calculation result using the finite element method and the calculation result using the shape calculation method of the present embodiment show a very high correlation and precision. In other words, according to the shape calculation method of the present embodiment, the finite element method and the finite element method can be obtained from only simple geometric calculation without considering the physical property value of the material constituting the
さらに、このような解析モデルを考慮した公差解析によれば、ワークの変形を考慮しない一般的な公差解析と比較すると、CPM200の所定の位置における変位量Mと、公差解析から算出された変位量Aとが、誤差20%以下に収まるとする割合式(1)の適合率が大幅に向上する。
Further, according to the tolerance analysis in consideration of such an analysis model, the displacement amount M at a predetermined position of the
|M−A|≦0.2×|M|+0.3(測定誤差)…(1)
以上のとおり、説明された本実施の形態は、以下の効果を奏する。
| M−A | ≦ 0.2 × | M | +0.3 (measurement error) (1)
As described above, the described embodiment has the following effects.
(a)本実施の形態のワーク変形計算装置は、CPMの形状モデル上に互いに異なる第1〜第3の点を設定する設定部と、第1および第2の点を支点として、第3の点を移動させるとともに、第3の点の移動にともなう形状モデルの変形を算出する計算部と、を有する。したがって、第1〜第3の点の相対的な位置関係を基準とする幾何学的な計算によって、CPMの形状モデルの変形を算出することができるため、解析に要する時間を短縮することができる。より具体的には、CPMを構成する材料の物性値およびCPMに作用する力などを考慮しない幾何学的な計算によってCPMの変形を計算することができるため、有限要素法を用いた変形解析よりも、解析に伴う計算負荷を抑制して解析に要する時間を短縮しつつ、有限要素法と同等レベルの高精度な計算結果を得ることができる。 (A) The workpiece deformation calculation apparatus according to the present embodiment includes a setting unit that sets first to third points that are different from each other on the CPM shape model, and the third and third points as fulcrums. A calculation unit that moves the point and calculates deformation of the shape model accompanying the movement of the third point. Accordingly, since the deformation of the CPM shape model can be calculated by geometric calculation based on the relative positional relationship between the first to third points, the time required for the analysis can be shortened. . More specifically, since the deformation of the CPM can be calculated by a geometric calculation that does not take into account the physical property value of the material constituting the CPM and the force acting on the CPM, the deformation analysis using the finite element method is possible. However, it is possible to obtain a highly accurate calculation result equivalent to that of the finite element method while suppressing the calculation load associated with the analysis and reducing the time required for the analysis.
(b)CPMの形状モデルは、複数の点から構成され、計算部は、第3の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、第3の点から第1および第2の点に向かって減少するように形状モデル上の複数の点に比例配分することによって、形状モデル上の点の変位を算出する。したがって、簡単な幾何学的な座標計算で、第3の点の移動にともなう形状モデル上の点の複数の変位を算出することができる。 (B) The CPM shape model is composed of a plurality of points, and the calculation unit outputs a vector indicating the movement amount and movement direction of the third point from the third point to the first and second points. By allocating proportionally to a plurality of points on the shape model so as to decrease, the displacement of the points on the shape model is calculated. Accordingly, it is possible to calculate a plurality of displacements of points on the shape model accompanying the movement of the third point by simple geometric coordinate calculation.
(c)第1および第2の点は、CPMを車両に取り付けるための取付点(取付孔)であり、第3の点は、第1および第2の点で車両に取り付けられている状態のCPMを、さらに異なる位置で車両に取り付けるための他の取付点または当該他の取付点近傍の点である。したがって、CPMを車両に取り付けている2つの取付点を支点とする解析モデルによってCPMの変形を計算するため、CPMの変形を精度良く計算することができる。 (C) The first and second points are attachment points (attachment holes) for attaching the CPM to the vehicle, and the third point is a state of being attached to the vehicle at the first and second points. Another attachment point for attaching the CPM to the vehicle at a different position or a point in the vicinity of the other attachment point. Therefore, since the deformation of the CPM is calculated by the analysis model with the two attachment points where the CPM is attached to the vehicle as fulcrums, the deformation of the CPM can be calculated with high accuracy.
(d)本実施の形態のワーク変形計算装置は、計算部によって算出された形状モデル上の点の変位を記憶する記憶部をさらに有し、設定部は、記憶されている形状モデル上の点の変位から計算されるCPMの変形後の形状モデル上に次の第1〜第3の点を設定し、計算部は、変形後の形状モデルを基準とし、次の第1および第2の点を支点として、次の第3の点の移動にともなう変形後の形状モデル上の点の変位を計算する。したがって、複数の取付点でCPMが車両に取り付けられる際に生じるCPMの変形を、複数の解析モデルを組み合わせて表現することができる。 (D) The workpiece deformation calculation apparatus according to the present embodiment further includes a storage unit that stores the displacement of the points on the shape model calculated by the calculation unit, and the setting unit stores the points on the stored shape model. The following first to third points are set on the deformed shape model of the CPM calculated from the displacement of the following, and the calculation unit uses the deformed shape model as a reference and the following first and second points. Is used as a fulcrum to calculate the displacement of the point on the deformed shape model accompanying the movement of the next third point. Therefore, the deformation of the CPM that occurs when the CPM is attached to the vehicle at a plurality of attachment points can be expressed by combining a plurality of analysis models.
(e)設定部は、CPMを車両に取り付けるために当該CPMに設けられている複数の取付点の取付順序にしたがって、次の第1〜第3の点を設定する。したがって、CPMを車両に取り付ける手順にしたがってCPMの変形を順次に計算することができるため、CPMの変形形状の計算精度が向上する。 (E) A setting part sets the following 1st-3rd point according to the attachment order of the some attachment point provided in the said CPM, in order to attach CPM to a vehicle. Therefore, since the deformation of the CPM can be sequentially calculated according to the procedure for attaching the CPM to the vehicle, the calculation accuracy of the deformation shape of the CPM is improved.
(f)CPMは、異なる材質の複数の部材から構成されている。したがって、異なる物性を有する複数の部材からCPMが構成される場合であっても、第1および第2の点を支点として第3の点を移動させる解析モデルを用いることにより、複数の部材の物性値の違いなどを考慮することなく、短時間でCPMの変形形状を計算することができる。また、CPMを構成する異なる物性の部材の数が増加した場合であっても、異なる物性の部材の数にかかわらず、短時間でCPMの変形形状を計算することができる。 (F) The CPM is composed of a plurality of members made of different materials. Therefore, even when the CPM is composed of a plurality of members having different physical properties, the physical properties of the plurality of members can be obtained by using an analysis model that moves the third point with the first and second points as fulcrums. The deformation shape of the CPM can be calculated in a short time without considering the difference in values. Further, even when the number of members having different physical properties constituting the CPM increases, the deformed shape of the CPM can be calculated in a short time regardless of the number of members having different physical properties.
(g)CPMは、金属製のメンバー部と樹脂製部品から構成されており、第1および第2の点は、樹脂製部品をメンバー部に取り付けている取付点であり、第3の点は、CPMを車両に取り付けるための取付点である。したがって、樹脂製部品を金属製のメンバー部に取り付けている2つの取付点を支点とする解析モデルによって樹脂製部品の変形を計算するため、樹脂製部品の変形を精度良く計算することができる。 (G) The CPM is composed of a metal member part and a resin part. The first and second points are attachment points for attaching the resin part to the member part, and the third point is This is an attachment point for attaching the CPM to the vehicle. Therefore, since the deformation of the resin part is calculated by the analysis model using the two attachment points at which the resin part is attached to the metal member, the deformation of the resin part can be calculated with high accuracy.
(h)本実施の形態のワーク変形計算方法は、CPMの形状モデル上に互いに異なる第1〜第3の点を設定する段階と、第1および第2の点を支点として、第3の点を移動させるとともに、第3の点の移動にともなう形状モデルの変形を算出する段階と、を有する。したがって、第1〜第3の点の相対的な位置関係を基準とする幾何学的な計算によって、CPMの形状モデルの変形を算出することができるため、解析に要する時間を短縮することができる。 (H) The workpiece deformation calculation method according to the present embodiment includes a step of setting different first to third points on the CPM shape model, and a third point using the first and second points as fulcrums. And calculating a deformation of the shape model accompanying the movement of the third point. Accordingly, since the deformation of the CPM shape model can be calculated by geometric calculation based on the relative positional relationship between the first to third points, the time required for the analysis can be shortened. .
以上のとおり、上述した実施の形態において、本発明におけるワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。 As described above, in the above-described embodiment, the workpiece deformation calculation device and the workpiece deformation calculation method according to the present invention have been described. However, it goes without saying that the present invention can be appropriately added, modified, and omitted by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
たとえば、上述した実施の形態におけるCPMの公差解析では、複数の解析モデルを組み合わせて、CPMを車両に取り付ける際のワークの変形現象を表現した。しかしながら、必ずしも複数の解析モデルを適用する必要はなく、一つの解析モデルのみを適用してもよい。一つの解析モデルを適用する場合であっても、CPMの変形を考慮しない公差解析と比較すると、解析精度は大きく向上する。 For example, in the CPM tolerance analysis in the above-described embodiment, a plurality of analysis models are combined to express the deformation phenomenon of the workpiece when the CPM is attached to the vehicle. However, it is not always necessary to apply a plurality of analysis models, and only one analysis model may be applied. Even when one analysis model is applied, the analysis accuracy is greatly improved as compared with the tolerance analysis that does not consider the deformation of the CPM.
また、上述した実施の形態では、CPMの変形を計算する場合を例にとって説明した。しかしながら、本発明のワーク変形計算装置および変形計算方法は、CPMの変形計算に限定されるものではなく、種々のワークの変形計算に適用されることができる。 In the above-described embodiment, the case where the deformation of the CPM is calculated has been described as an example. However, the workpiece deformation calculation apparatus and the deformation calculation method of the present invention are not limited to the CPM deformation calculation, and can be applied to various workpiece deformation calculations.
100 ワーク変形計算装置、
110 CPU、
120 RAM、
130 ROM、
140 ハードディスク、
150 表示部、
160 入力部、
170 インタフェース、
200 コックピットモジュール、
210 メンバー部、
220 樹脂製部品。
100 workpiece deformation calculation device,
110 CPU,
120 RAM,
130 ROM,
140 hard disk,
150 display section,
160 input section,
170 interface,
200 cockpit module,
210 Membership,
220 Resin parts.
Claims (8)
前記第1および第2の点を支点として、前記第3の点を移動させるとともに、前記第3の点の移動にともなう前記形状モデルの変形を算出する計算手段と、を有することを特徴とするワーク変形計算装置。 Setting means for setting different first to third points on the shape model of the workpiece;
And calculating means for calculating the deformation of the shape model accompanying the movement of the third point while moving the third point with the first and second points as fulcrums. Work deformation calculator.
前記計算手段は、前記第3の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、前記第3の点から前記第1および第2の点に向かって減少するように前記形状モデル上の複数の点に比例配分することによって、前記形状モデル上の複数の点の変位を算出することを特徴とする請求項1に記載のワーク変形計算装置。 The shape model of the workpiece is composed of a plurality of points,
The calculation means includes a plurality of points on the shape model so that a vector indicating a movement amount and a movement direction of the third point decreases from the third point toward the first and second points. The workpiece deformation calculation apparatus according to claim 1, wherein the displacement of a plurality of points on the shape model is calculated by proportionally distributing to the shape model.
前記設定手段は、前記記憶されている形状モデル上の点の変位から計算される前記ワークの変形後の形状モデル上に次の第1〜第3の点を設定し、
前記計算手段は、前記変形後の形状モデルを基準とし、前記次の第1および第2の点を支点として、前記次の第3の点の移動にともなう前記変形後の形状モデル上の点の変位を算出することを特徴とする請求項2に記載のワーク変形計算装置。 Storage means for storing a displacement of a point on the shape model calculated by the calculation means;
The setting means sets the following first to third points on the shape model after deformation of the workpiece calculated from the displacement of the points on the stored shape model,
The calculation means uses the deformed shape model as a reference, uses the next first and second points as fulcrums, and calculates points on the deformed shape model as the next third point moves. The workpiece deformation calculation apparatus according to claim 2, wherein the displacement is calculated.
前記第1および第2の点は、前記第2の部材を前記第1の部材に取り付けている取付点であり、前記第3の点は、前記ワークを他のワークに取り付けるための取付点であることを特徴とする請求項6に記載のワーク変形計算装置。 The workpiece is composed of first and second members made of different materials,
The first and second points are attachment points for attaching the second member to the first member, and the third point is an attachment point for attaching the workpiece to another workpiece. The workpiece deformation calculation apparatus according to claim 6, wherein the workpiece deformation calculation device is provided.
前記第1および第2の点を支点として、前記第3の点を移動させるとともに、前記第3の点の移動にともなう前記形状モデルの変形を算出する段階と、を有することを特徴とするワーク変形計算方法。 Setting different first to third points on the shape model of the workpiece;
Moving the third point with the first and second points as fulcrums, and calculating deformation of the shape model accompanying the movement of the third point. Deformation calculation method.
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